风管强度校核方案

甄桂兴 李永川

摘要：随着风管尺寸、重量的增加，风管的强度是否满足项目通风使用需求是一个关注的重点问题，本文从风管的工作环境、通风需求角度入手，介绍了风管强度校核需要考虑的关键项及校核方式，一定程度上为风管强度校核提供了参考。

关键词：风管；强度校核

引言

风管作为通风系统重要的管道，承担了输送气流的重要作用，如何保证在复杂工作环境下的风管强度满足项目通风需求，以及如何进行风管的强度校核，下面将对风管强度校核方案及关注项进行阐述。

1.风管强度校核的必要性

1.1 风管受力工况复杂

在不同工作环境下，风管的内外受力是不同的，如某项目位于极地环境下，极寒工作温度为-50℃，则此风管承受的外力包括了冰载荷、雪载荷、风载荷、震动载荷以及内部空气流通产生的压力等，受力情况比较复杂，则在风管强度校核时应综合考虑各种工况的影响，否则会导致风管无法承受外力产生严重的变形，甚至导致压塌，以至于完全失效。

1.2 风管设计使用年限要求

不同的项目风管设计使用年限是不同的，有的项目是20年，有的项目是30年甚至更多，在长时间使用后，随着风管材料的腐蚀、老化、磨损，风管的强度是否还可以满足项目的通风需求，除了在设计阶段充分考虑风管的日常维护保养之外，还应把风管设计使用年限作为风管强度校核的重点考虑因素。

2. 风管强度校核数据收集

以往风管强度校核主要通过强度校核计算公式进行校核，随着信息化的发展，现在风管强度校核主要以来强度校核软件工具，常用的有SOLIDWORKS、ANSYS等，可针对不同项目的实际需求，选择合适的软件工具。

2.1强度校核属性数据的统计

1）根据风管设计参数，统计汇总风管材料的材质、规格、屈服强度、密度等数据，作为材料属性输入数据。

2）风管的加工预制型式，即风管的加工方式、板材及型材的连接型式、风管的外形尺寸等，作为强度校核的网格数据。

2.2工作环境参数的统计

1）风管的工作环境温度，对于风管材料的屈服强度、延展性等具有重要影响。

2）风管工作的外部载荷，如最大风速，并结合风管迎风面积计算得出风管的最大风载荷。雪载荷、冰载荷、风管本身的自重以及工作运输过程中的震动载荷，包括所有载荷的承载方向及承载面信息等，汇总成为风管的受力载荷數据，作为强度校核的重要输入数据。

2.3 风管设计使用年限的影响

通过查询或试验，获得风管材料在极限设计使用年限的前提下，材料强度、加工预制型式、材料磨损消耗等是否有较大影响，并评估是否作为风管强度校核的重要参考因素。

3 风管强度校核分析

将相关数据输入模拟校核软件，对风管的变形量进行分析计算，下面为校核示例：

3.1风管尺寸及加工型式

风管1200mm

1-螺栓孔 2-法兰 3、4-横向加强角钢

5-风管本体 6-纵向加强角钢

3.2输入条件

风管强度校核的输入条件见下表

3.3校核结果

可以算出在综合外力的影响下，风管的最大变形尺寸为5.75mm，满足本项目风管强度及变形量要求。

4 风管的加强

若风管的加工预制型式不满足变形量要求，则需要在现有基础上对风管进行加强，常见的加强型式有内加强和外加强，加强型材多为圆钢、角钢、扁钢等，可根据风管强度校核分析的结果，对于不满足变形量要求的风管进一步增加加强型材，通过增加型材密度、排布方式等，确保强度满足使用要求。国际标准SMACNA中有关于不同型式风管的加强方式及相关要求，可作为加强设计的重要参考依据。

5 结论

随着国内外项目执行标准要求越来越高，风管的强度校核已经成为设计和加工阶段的重要工作，通过合理的数据统计、校核分析、加强优化，可以确保风管的强度满足复杂工况下的使用要求。

（作者单位：海洋石油工程股份有限公司建造事业部）